集成芯片的使用智能手机快速检测多种病原体

一个多学科小组，包括伊利诺伊大学厄本那香槟分校和位于塔科马的华盛顿大学已经开发出一种诊断传染病在医疗点的新平台，使用智能手机与信用卡的格式试剂盒相结合的检测仪器。该集团是由伊利诺斯电气和计算机工程教授Brian T. Cunningham；伊利诺斯生物工程教授Rashid Bashir；，华盛顿大学塔科马分校教授David L. Hirschberg，谁是附属科学和数学的交叉学科，艺术和科学学院分。

研究结果已发表在化学分析，证明四马呼吸道疾病检测和生物医学器件，该系统用于检测和量化齐卡，登革热的存在，并在一滴全血池坤衮亚病毒。项目合作者包括David Nash博士，私人执业马专家和兽医在肯塔基，和Ian Brooks博士，计算机科学家在国家超级计算应用中心。PCBA加工

低成本、便携、智能手机集成系统提供了一个很有前途的解决方案，以应对传染病诊断的挑战，特别是在资源有限的环境中，或在需要立即得到结果的情况下。诊断工具与移动通信技术的集成允许个性化的病人护理，并促进医疗保健提供者和流行病学监测工作的信息管理。重要的是，该系统实现了与实验室方法和仪器所获得的检测限相当，大约30分钟。

对护理人力点有用的能力（POC）诊断或移动兽医实验室，是同时测试的一个测试协议的多个病原体的出现，既降低了成本，节省了时间和精力，并允许一个面板的病原体，可能会导致类似的症状，要确定。

传染病仍然是世界顶级的造成人类死亡和残疾，并与齐卡病毒感染最近的爆发，有一种强烈的需要简单，敏感，和护理测试点容易翻译。齐卡病毒出现在国际聚光灯下，在2015年底作为证据出现可能影响巴西和流行率增加畸形新生儿之间的联系。齐卡已经成为一种普遍的全球性问题，世界卫生组织（WHO）记录，去年2016年6月以来，60个国家和地区报告进行蚊媒传播。此外，因为齐卡病毒感染的症状与其他疾病的股份如登革热和池坤衮亚，快速，准确的诊断需要区分这些感染并确定积极的治疗或隔离的需要。

在这项研究中，马被用作人类和食用动物呼吸道疾病的动物模型。David Nash博士说：“你通常可以更容易地从人类的角度来发展人类的诊断工具。许多疾病首先出现在动物身上，就像是煤矿中的金丝雀。

纳什博士是一位重要的项目撰稿人，他评论马传染性疾病暴发的财务影响：“马主人和训练员很贵，扰乱了所有马运动的商业运作。”。认为这是2016年12月25日一个马稳定在展览会场的比赛在新奥尔良经历了发烧和随后的神经症状。国家诊断实验室距离100英里，圣诞节假期关闭。最终的结果是一个马疱疹病毒1型（EHV-1）爆发，导致检疫200多匹马在赛马场和严重的财政损失为马主人和赛马场的主人，Churchill Downs，公司想象的后果如果他们不得不推迟，由于一种疾病爆发的肯塔基德比”。

这项技术的目的是使临床医生能够快速诊断疾病在他们的办公室或在外地，导致更早，更明智的病人管理决策，同时显着改善疾病暴发的控制。在病人侧广泛采用护理点测试的一个重要先决条件是，廉价、便携、能够通过因特网无线共享数据的检测仪器的可用性。

该系统使用商业智能手机获取和解释在硅微流控芯片中产生绿色荧光的酶放大反应的实时图像，并显示测试的视觉读数。该系统由一个未经修改的智能手机和一个便携式3D打印摇篮组成，它支持光电组件，并与智能手机的后置摄像头接口。

在智能手机上运行的软件应用程序收集有关微流控卡上进行的测试的信息、患者特定的信息和检测结果，然后将这些信息传送到云存储数据库。

纳什博士说，“这个项目是一个改变游戏规则。这是医学的未来，授权一线医护人员。我们不能阻止病毒和细菌，但我们可以诊断更迅速。在项目建议书阶段，我们向人类和动物展示了明显的好处，我们的结果证明了我们的前提。接下来，我想进入现场，多个站点，多个地理位置，并测试在现实世界中的情况。

你对我的研究生和研究助理Fu Sun认为，该项目作为她的一个主要职业目标实现的：“我进入研究生院希望通过发展生物医学装置，可以方便有效的疾病预防、诊断和治疗做一个更好的世界。这个项目与我的目标是一致的，因为它为传染病的快速诊断提供了一个护理点解决方案。通过智能手机连接到云数据库，它帮助该领域的医疗服务提供者拥抱大数据和物联网时代。

该系统是迄今为止唯一能够利用一滴体液，包括全血的便携式检测点对病毒和其他核酸靶进行多重检测的平台。

对于纳什博士来说，与伊利诺伊大学团队和其他项目合作者一起工作的经历是非常棒的，因为他说：“一个不同的团队实际上是在这里创建的。一群聪明而聪明的人！我不能想象进入任何一个项目的工程师了。”

研究小组的成员包括：魏丽晨，Hojeong Yu，Fu Sun，Akid Ornob，Ryan Brisbin，Anurup Ganguli，Vinay Vemuri，Piotr Strzebonski，广哲翠，Karen J. Allen，Smit A. Desai，魏然琳，David M. Nash，G.L. Damhorst，A. Bhuiya，David L. Hirschberg，Ian Brooks，Rashid Bashir，Brian T. Cunningham。

关于微型和纳米技术实验室

伊利诺伊大学微+纳米技术实验室（改进型非阈值逻辑电路），一个国家的最大和最复杂的大学设施进行光电子、微电子、生物技术和纳米技术的研究。伊利诺伊大学的工程学院皇冠上的明珠，改进型非阈值逻辑电路是校园的研究人员和来访的科学家来设计，建造，测试创新的纳米技术与特征尺寸跨度范围内，整个系统的原子。该学院设有电气和计算机工程、生物工程、物理、机械科学与工程、材料科学与工程、农业与生物工程、化学与生物分子工程系的教员和研究生。